2022年8月16日,2022(夏季)亞洲充電展在深圳成功舉辦,展會(huì)同期還舉辦了2022(夏季)USB PD&Type-C亞洲大會(huì),并邀請(qǐng)了17位行業(yè)大咖現(xiàn)場(chǎng)與大家探討USB PD&Type-C的應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展,為大家分享最新的第三代半導(dǎo)體技術(shù)以及高效率快充電源解決方案。

杰華特 資深技術(shù)市場(chǎng) & FAE 經(jīng)理張坤先生為我們帶來(lái)《JW ACDC 方案介紹》演講。

張坤先生是資深技術(shù)市場(chǎng) & FAE 經(jīng)理,負(fù)責(zé) ACDC 技術(shù)市場(chǎng)推廣和應(yīng)用支持,具有16年的開(kāi)關(guān)電源工作經(jīng)驗(yàn),在杰華特之前,張坤先生在一家全球最大的代理商負(fù)責(zé) ON & NXP ACDC 相關(guān)產(chǎn)品DEMO 開(kāi)發(fā)、推廣和應(yīng)用支持,參與負(fù)責(zé)聯(lián)想、小米、華碩、谷歌等多個(gè)項(xiàng)目。

杰華特可提供 ACDC 整套解決方案,包括GaN、Si的應(yīng)用,拓?fù)浒?QR、ACF、ZVS、AHB 、PFC等,是國(guó)內(nèi)首家半導(dǎo)體拓?fù)浔容^齊全的芯片廠商,功率覆蓋5-240W 。

杰華特 ACDC 氮化鎵解決方案包括ACF、QR、AHB,普通硅方案包括QR、ZVS,在PFC以及協(xié)議方面也有相關(guān)產(chǎn)品,相當(dāng)全面。

杰華特 ACDC 應(yīng)用主推產(chǎn)品有 :

QR 拓?fù)?/strong>

1、JW1515HA SSR氮化鎵直驅(qū)控制器

2、JW1566A 480mR氮化鎵合封,功率可以達(dá)到 40W

3、JW1565 260mR 氮化鎵合封,功率可以達(dá)到 65W

ACF 拓?fù)?/strong>

1、JW1550 有源鉗位控制器

PFC 控制器

1、JW1571 CRM PFC 控制器

SR 控制器

1、JW7726B/BH 適用于高頻,支持DCM , CrM & CCM Flyback,ACF 拓?fù)?/p>

2、JW7726BL 適用于低頻, 支持DCM , CrM & CCM Flyback,ACF,AHB 拓?fù)?/p>

AHB 不對(duì)稱(chēng)半橋拓?fù)?/strong>

1、JW1556 不對(duì)稱(chēng)半橋控制器,功率覆蓋65W- 240W ,適用于 PD3.1輸出。頻率最高 1.5MHz,支持高壓?jiǎn)?dòng)、X 電容放電,Adaptive ZVS 開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)化,效率達(dá)到93.3%@90V、96%@230V。超小封裝 QFN4*4,外圍電路簡(jiǎn)潔,便于簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì),內(nèi)置多重保護(hù)措施,提高系統(tǒng)的可靠性。

JW1515HA是一顆高頻QR氮化鎵控制器,工作在準(zhǔn)諧振模式下,其采用SSOP10封裝,頻率限制為170kHz,芯片采用負(fù)壓電流采樣,具備精確的6V驅(qū)動(dòng)電壓,可直驅(qū)氮化鎵器件。

JW1515HA另一大亮點(diǎn)是采用負(fù)壓采樣,減小驅(qū)動(dòng) Loop,提供穩(wěn)定高可靠性驅(qū)動(dòng)電壓。此外不需要增加復(fù)雜的 Clamp 驅(qū)動(dòng)線路,增加可靠性。

JW1515HA支持7.5-90V寬電壓供電,無(wú)需外置穩(wěn)壓和第二輔助供電繞組即可滿足寬電壓輸出,有效節(jié)省空間。

JW1515HA通過(guò)串聯(lián) RBIAS 可以限制 CBIAS 提供給 DRV 的電流,實(shí)現(xiàn)降低 GaN 的開(kāi)關(guān)速度,優(yōu)化 EMI。

基于杰華特JW1515HA+JW7726B+JW3119方案設(shè)計(jì)的65W氮化鎵快充DEMO,采用平面變壓器,支持90-264V寬范圍電壓輸入,支持5-20V五組主流輸出電壓檔位,最大輸出功率65W。

該DEMO三圍僅55*25.5*25.5mm,PCBA功率密度高達(dá)1.82W/cc,效率達(dá)到92.1%@90Vac、93.3%@230Vac。

JW1566A是一顆內(nèi)置650V耐壓,480mΩ氮化鎵開(kāi)關(guān)管的合封芯片,采用DFN5*6封裝,滿足30-45W快充應(yīng)用,相比控制器和氮化鎵分離方案顯著節(jié)省器件數(shù)量。

芯片支持最高90V供電電壓,最高開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)170kHz,內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)電路,具有超低的待機(jī)功耗。此外集成了多項(xiàng)保護(hù)特性,包括輸入過(guò)壓及欠壓保護(hù)、輸出過(guò)壓及過(guò)流限制以及過(guò)溫關(guān)斷。所提供的器件均支持領(lǐng)存與自動(dòng)重啟動(dòng)的常用組合,這是快充和USB PD設(shè)計(jì)等應(yīng)用所要求的特性。所提供的器件提供輸出線壓降補(bǔ)償選項(xiàng)。

基于杰華特JW1566A+JW7726B+JW3119方案設(shè)計(jì)的33W氮化鎵快充DEMO,支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5-20W五組主流固定電壓檔位,最大輸出功率33W。

PCB尺寸僅25*29*21.5mm,功率密度高達(dá)1.92W/cc,滿足時(shí)下熱門(mén)30W級(jí)迷你快充設(shè)計(jì)。此外效率達(dá)到92%@90Vac、93.5%@230Vac。

JW1565是一款內(nèi)置260mΩ氮化鎵開(kāi)關(guān)管的高頻氮化鎵直驅(qū)控制器,采用VDFN6*8-8封裝,芯片內(nèi)置X電容放電,支持170KHz開(kāi)關(guān)頻率,支持90V供電電壓,無(wú)需外置LDO即可滿足3-21V寬電壓輸出需求,滿足45-65W快充應(yīng)用,搭配PFC可用于100W快充應(yīng)用。

基于杰華特JW1565+JW7727H+JW3119方案設(shè)計(jì)的65W氮化鎵快充DEMO,采用非平面變壓器,不過(guò)杰華特全套方案搭配巧妙設(shè)計(jì),DEMO尺寸仍可以做到48.7*27*25.5mm,功率密度高達(dá)1.92W/cc。

該方案支持90-264V寬范圍電壓輸入,支持5-20W五組主流輸出電壓檔位,最大輸出功率65W,效率92.5%@90Vac、94.3%@230Vac。

JW1556 是一款非對(duì)稱(chēng)半橋反激式控制器,采用 QFN4*4 封裝,最高工作頻率達(dá)1.5MHz,支持65-240W快充應(yīng)用。

JW1556在重負(fù)載下使用ZVS模式,支持Adaptive ZVS 開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)化。在輕負(fù)載下使用DCM模式,支持高壓?jiǎn)?dòng)、X電容放電、突發(fā)模式控制、可調(diào)線路補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

JW1556可通過(guò)單個(gè)外置電阻設(shè)置工作頻率,外圍簡(jiǎn)潔,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。芯片內(nèi)置軟啟動(dòng)功能,支持VIN OVP、VS OVP、SCP、Brown-In/Out、OTP、CS開(kāi)路和短路保護(hù)等多重保護(hù)措施,提高電源系統(tǒng)的可靠性。

基于杰華特AHB電源方案在115Vac和230Vac輸入條件下,5V3A、9V3A、15V3A和20V6.75A四個(gè)檔位輸出效率如圖。

JW1550是一顆高頻ACF控制器,在重載下運(yùn)行在ZVS模式下,輕載下運(yùn)行在QR模式下。可以實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通,提高效率,滿足高頻應(yīng)用的需求;同時(shí)回收漏感能量,進(jìn)一步提高效率;加入抖頻功能,改善系統(tǒng)的EMI性能;同時(shí)支持X-cap放電;適合寬范圍輸出應(yīng)用,并且節(jié)省供電損耗;外圍電路簡(jiǎn)單,方便應(yīng)用。推薦功率范圍為65-200W。

基于杰華特JW1571+JW1550+JW7726BH方案設(shè)計(jì)的135W氮化鎵快充DEMO,采用PFC+ACF架構(gòu),搭配納微氮化鎵器件,支持PD、PPS等主流快充協(xié)議。

該DEMO支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5V5A、9V5A、12V5A、15V5A、20V6.75A五組固定電壓檔位。三圍為66.5*58*7*25mm,功率密度為1.38W/cc,效率達(dá)到92.2%@90Vac、94.5%@230Vac。

除了以上介紹的 GaN 高頻適配器方案外,杰華特在低頻MOSFET適配器中也有完整的解決方案。

JW1513A/B針對(duì)18~20W和20~24W PD快充應(yīng)用分別內(nèi)置650V 1.5Ω與1.0Ω 高壓MOSFET;超寬VDD工作范圍:8V~52V,滿足快充要求;超精簡(jiǎn)外圍元件設(shè)計(jì),同時(shí)具備過(guò)壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)等多重保護(hù)。

基于杰華特JW1513A+JW77216+JW3116A方案設(shè)計(jì)的20W USB-C快充DEMO,支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5V3A、9V2.22A、12V1.67A三組主流輸出檔位。三圍為34.5*32*20.5mm,功率密度為0.88W/cc,效率為89.1%@90Vac、90.8%@230Vac。

JW1516支持驅(qū)動(dòng)MOS管和氮化鎵開(kāi)關(guān)管,內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)電路以及加入抖頻功能,改善系統(tǒng)的EMI性能;同時(shí)支持X-cap放電,最大130kHz開(kāi)關(guān)頻率,最大支持200W功率。

杰華特JW1526是一顆高頻ZVS控制器,ZVS開(kāi)通電壓可編程,工作頻率可編程,最高可達(dá)270KHz。此外內(nèi)置負(fù)壓電流采樣,支持X-cap放電以及加入抖頻功能,改善系統(tǒng)的EMI性能,支持30-200W快充應(yīng)用。

基于杰華特JW1571+JW1556+JW7726B方案設(shè)計(jì)的135W快充DEMO,采用PFC+AHB架構(gòu),支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5V5A、9V5A、12V5A、15V5A、20V6.75A五組固定電壓檔位。三圍為66.5*58*7*25mm,功率密度為1.38W/cc,效率達(dá)到93.3%@90Vac。

杰華特AHB電源方案空載功耗如圖。

JW1571是一款升壓式PFC控制器,具有高精度的恒壓輸出,采用SOP8封裝,適用于單級(jí)升壓功率因數(shù)校正(PFC)應(yīng)用。恒定導(dǎo)通時(shí)間控制策略確保高功率因數(shù),無(wú)需輸入電壓檢測(cè)電路,簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),節(jié)省損耗;臨界導(dǎo)通模式操作降低了開(kāi)關(guān)損耗,提高了 EMI 性能并大幅提高效率。

JW1571具有多重保護(hù)功能,大大提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性,包括VCC UVLO、CS過(guò)壓保護(hù)、FB過(guò)壓保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)。支持開(kāi)關(guān)電源,適配器和液晶電視應(yīng)用。

JW7726B/BL/BH支持CCM、DCM、QR、ACF和AHB模式,在振鈴期間能有效防止同步整流MOSFET的誤開(kāi)通;具有快速關(guān)斷能力以便能兼容CCM;在啟動(dòng)過(guò)程中(VCC建立之前)能有效防止門(mén)極gate被耦合至開(kāi)啟電壓,支持高側(cè)和低側(cè)同步整流應(yīng)用,使用靈活。

此外具有低靜態(tài)電流,輸出電壓檢測(cè)功能用于自動(dòng)切換供電。當(dāng)輸出電壓高于4.6V時(shí),由輸出電壓供電,以降低穩(wěn)壓器上的損耗。當(dāng)輸出電壓低于4.5V時(shí),由開(kāi)關(guān)引腳供電。采用SOT23-6封裝,外圍器件精簡(jiǎn),支持30-200W快充應(yīng)用。

JW7726B與友商的MP6908A在各條件下的效率對(duì)比,兩者表現(xiàn)基本持平。

JW7726B/BL/BH可通過(guò)VT腳設(shè)置伏秒閾值(右上圖)來(lái)避免gate誤開(kāi)通:即只有當(dāng)陰影面積S1大于設(shè)定的伏秒閾值后才使能開(kāi)通信號(hào)、在VDS小于-140mV后開(kāi)通gate;同時(shí)陰影面積S2會(huì)小于設(shè)定的伏秒閾值,這樣在振鈴期間即使觸碰到開(kāi)通閾值-140mV也不會(huì)開(kāi)通SR MOS,從而防止誤開(kāi)通。